專利名稱：立體顯示器及其影像顯示方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種立體顯示器及其操作方法，且特別是有關于一種可提供2D顯示 模式、3D直式(portrait)顯示模式與3D橫式(landscape)顯示模式的立體顯示器及其影 像顯示方法。
背景技術：
目前的立體顯示技術大致可分成觀賞者可直接裸眼觀賞的裸眼式 (auto-stereoscopic)以及需配戴特殊設計眼鏡觀賞的戴眼鏡式(stereoscopic)。裸眼式 立體顯示的工作原理主要是利用固定式光柵來控制觀賞者左眼與右眼所接收到的影像。根 據(jù)人眼的視覺特性，當左、右眼分別觀看相同的影像內容但是具有不同視差(parallax)的 二影像時，人眼會觀察將二影像重疊解讀成一立體影像。戴眼鏡式立體顯示的工作原理主 要是利用顯示器顯示左右眼畫面，通過頭戴式眼鏡的選擇，讓左右眼分別看到左右眼畫面 以形成立體視覺。此外，目前許多顯示器也已經(jīng)可以提供直式(portrait)顯示與橫式(landscape) 顯示兩種顯示模式。然而，上述可以提供直式(portrait)顯示與橫式(landscape)顯示兩 種顯示模式的顯示器都只限于2D顯示模式的顯示器。換言之，目前尚未有立體顯示器可以 同時提供3D直式(portrait)顯示以及3D橫式(landscape)顯示模式。

發(fā)明內容
本發(fā)明提供一種立體顯示器及其操作方法，其可以提供2D顯示模式、3D直式 (portrait)顯示模式與3D橫式(landscape)顯示模式。本發(fā)明提出一種立體顯示器，其包括顯示面板、第一液晶面板以及第二液晶面板。 第一液晶面板位于顯示面板的上方。第二液晶面板位于第一液晶面板的上方，其中第二液 晶面板包括第一透鏡組、第二透鏡組、下電極、上電極、液晶材料層以及第一聚合物層。第一 透鏡組與第二透鏡組彼此相對向設置，且第一透鏡組的延伸方向與第二透鏡組的延伸方向 具有不等于180度的夾角。下電極位于第一透鏡組的表面上。上電極位于第二透鏡組的表 面上。液晶材料層位于上電極與下電極之間。第一聚合物層填于第一透鏡組內。本發(fā)明提出一種立體顯示器的影像顯示方法，此方法首先提供如上所述的立體顯 示器以及將該顯示面板發(fā)出的具有一第一偏振方向的光線依序通過該第一液晶面板以及 該第二液晶面板以顯示出一影像。本發(fā)明提出一種立體顯示器的影像顯示方法，此方法首先提供如上所述的立體顯 示器。當欲顯示出2D影像時，將顯示面板發(fā)出的具有第一偏振方向的光線在通過第一液晶 面板之后被旋轉成具有第二偏振方向的光線，且具有第二偏振方向的光線在通過第二液晶 面板之后仍保持第二偏振方向，其中具有第二偏振方向的光線在通過第二液晶面板的聚合 物層時實質上不產(chǎn)生折射，而顯示出2D影像。當欲顯示出3D直式顯示模式的影像時，將顯 示面板發(fā)出的具有第一偏振方向的光線在通過第一液晶面板之后被旋轉成具有第二偏振方向的光線，且具有第二偏振方向的光線在通過第二液晶面板之后再度被旋轉成第一偏振 方向的光線，其中所述具有第一偏振方向的光線在通過第二液晶面板的聚合物層時產(chǎn)生折 射，而顯示出3D直式顯示模式的影像。當欲顯示出3D橫式顯示模式的影像時，將顯示面板 發(fā)出的具有第一偏振方向的光線在通過第一液晶面板之后實質上仍保持第一偏振方向，且 具有第一偏振方向的光線在通過第二液晶面板之后被旋轉成具有第二偏振方向的光線，其 中所述具有第二偏振方向的光線在通過第二液晶面板之聚合物層時產(chǎn)生折射，而顯示出3D 橫式顯示模式的影像?；谏鲜?，本發(fā)明的立體顯示器因使用第一液晶面板與第二液晶面板的搭配，且 在第二液晶面板的透鏡組中設置聚合物層。通過上述結構的搭配便可實現(xiàn)此顯示器可以提 供2D顯示模式、3D直式(portrait)顯示模式與3D橫式(landscape)顯示模式三種顯示模 式中之一。為讓本發(fā)明的上述特征和優(yōu)點能更明顯易懂，下文特舉實施例，并配合所附附圖 作詳細說明如下。



320 第一透鏡組330 第二透鏡組Ll L4L 光線
具體實施例方式第一實施例圖1是根據(jù)本發(fā)明一實施例的立體顯示器的剖面示意圖。請參照圖1，本實施例的 立體顯示器包括顯示面板100、第一液晶面板200以及第二液晶面板300。顯示面板100包括像素陣列基板101、對向基板104以及顯示介質102。像素陣列 基板101上包括多條掃描線(未繪示)、多條數(shù)據(jù)線(未繪示)以及多個像素結構(未繪 示)。每一像素結構具有主動元件(未繪示)以及像素電極(未繪示)。主動元件可為底 部柵極型薄膜晶體管或是頂部柵極型薄膜晶體管，其包括柵極、通道、源極以及漏極。柵極 與掃描線電性連接。源極與數(shù)據(jù)線電性連接。通道位于柵極與源極/漏極位之間。對向基 板104位于像素陣列基板101的對向。對向基板104可為空白基板或是設置有電極層(未 繪示)的基板。此外，對向基板104上可更包括設置有彩色濾光陣列(未繪示)以及遮光 圖案層(未繪示)。顯示介質102位于像素陣列基板101與顯示介質104之間。顯示介質 102可包括液晶分子、電泳顯示介質、或是其它可適用的介質。根據(jù)本實施例，上述的顯示面板100可進一步包括至少一偏光片106、108，其分別 設置在像素陣列基板100以及對向基板108的表面上。另外，在顯示面板100的背面更進 一步包括背光模塊110，其用以提供顯示面板100所需的光源。第一液晶面板200位于顯示面板100的上方。根據(jù)本實施例，第一液晶面板200 包括第一基板202、位于第一基板的對向的第二基板210以及位于第一基板202與第二基板 210之間的液晶層206。第一基板202與第二基板210可為透明硬質基板或是透明軟性基 板。第一基板202上設置有第一電極204，且第二基板210上設置有第二電極208。根據(jù)一實施例，第一電極204與第二電極208都是未圖案化的電極層。換言之，在 此實施例中，在第一電極204與第二電極208上施予電壓時，是全面地控制液晶層206的扭 轉。根據(jù)另一實施例，第一電極204具有第一電極圖案，且第二電極208具有第二電極 圖案。所述第一電極204的第一電極圖案與第二電極208第二電極圖案可分別為條狀圖案 且兩者彼此交越設置，以使第一液晶面板200構成被動式液晶胞。當然，也可以將第一液晶 面板200設計成主動式液晶胞，也就是在上述的第一電極204或第二電極208設計成具有 主動元件的電極層。倘若第一液晶面板200為被動式液晶胞或是主動式液晶胞，則可以控 制第一液晶面板200中局部區(qū)域的液晶層206產(chǎn)生扭轉。如此，可以使本實施例的顯示器 具有能夠局部顯示3D影像的效果。另外，第二液晶面板300位于第一液晶面板200的上方。第二液晶面板300包括第 一透鏡組320、第二透鏡組330、下電極304、上電極316、液晶材料層310以及聚合物層308、 312。在本發(fā)明的各個實施例中，聚合物層308、312舉例包括液晶聚合物層，但不以此為限， 其他適合的材料亦可予以應用。在本實施例中，第一透鏡組320是由第一支撐基板302以及位于第一支撐基板302 上的第一透鏡結構306所構成。第二透鏡組330是由第二支撐基板318以及位于第二支撐
7基板318上的第二透鏡結構314所構成。上述的第一透鏡結構306與第二透鏡結構314例 如是由具有凹槽結構306a，314a的膠材(resin)所構成。所述膠材例如是紫外光固化膠材、 熱固化膠材或是其他適用的膠材。此外，所述第一透鏡結構306與第二透鏡結構314分別 包括多個柱狀透鏡結構。在此，所述多個柱狀透鏡結構亦即是形成在膠材中的多個柱狀凹 槽結構306a，314a。特別是，第一透鏡組320與第二透鏡組330彼此相對向設置，且第一透 鏡組320的第一透鏡結構306的延伸方向與第二透鏡組330的第二透鏡結構314的延伸方 向具有不等于180度的夾角，如圖2所示。換言之，柱狀透鏡結構306 (柱狀凹槽結構306a) 的延伸方向與柱狀透鏡結構314(柱狀凹槽結構314a)的延伸方向不相同。另外，聚合物層308、312是填于第一透鏡組320的第一透鏡結構306 (柱狀凹槽結 構306a)內以及第二透鏡組330的第二透鏡結構314 (柱狀凹槽結構314a)內。聚合物層308 的聚合物分子308a是以固定的排列方式排列于第一透鏡組320的第一透鏡結構306 (柱狀 凹槽結構306a)內，且聚合物層312的聚合物分子312a是以固定的排列方式排列于第二透 鏡組330的第二透鏡結構314 (柱狀凹槽結構314a)內。在本實施例中，聚合物層308的聚 合物分子308a是橫躺于第一透鏡結構306內。同樣地，聚合物層312的聚合物分子312a 是橫躺于第二透鏡結構314內。因此，聚合物層308與聚合物層312具有特定的配向方向 (例如是X方向的配向方向)。在本發(fā)明的各個實施例中，聚合物分子308a、312a舉例包括 液晶聚合物分子，但不以此為限，其他適合的材料亦可予以應用。值得一提的是，在本實施例中，聚合物層308，312的聚合物分子308a，312a具有第 一軸向折射率(no)以及第二軸向折射率(ne)。所述第一軸向折射率(no) —般又可稱為液 晶分子的短軸折射率，所述第二軸向折射率(ne)又可稱為液晶分子的長軸折射率。第一透 鏡結構306的折射率(膠材的折射率)與聚合物層308的聚合物分子308a的第一軸向折 射率(no)相當，且第二透鏡結構314的折射率(膠材的折射率)與聚合物層312的聚合物 分子312a的第一軸向折射率(no)相當。另外，在第二液晶面板300中，下電極304是位于第一透鏡組320的表面上，且上 電極316是位于第二透鏡組330的表面上。在本實施例中，下電極304是設置于第一支撐 基板302與第一透鏡結構306之間，且上電極316是位于第二支撐基板318與第二透鏡結 構314之間。類似地，根據(jù)一實施例，上電極316與下電極304分別為未圖案化的電極層。換言 之，在此實施例中，在上電極316與下電極304施予電壓時，是全面地控制液晶材料層310 的扭轉。根據(jù)另一實施例，下電極304具有下電極圖案，且上電極316具有上電極圖案。所 述下電極304的下電極圖案與上電極316的上電極圖案可分別為條狀圖案且兩者彼此交越 設置，以使第二液晶面板300構成被動式液晶胞。當然，也可以將第二液晶面板300設計成 主動式液晶胞，也就是在上述的下電極304或上電極316設計成具有主動元件的電極層。倘 若第二液晶面板300為被動式液晶胞或是主動式液晶胞，則可以控制第二液晶面板300中 局部區(qū)域的液晶材料層310產(chǎn)生扭轉。如此，可以使本實施例的顯示器具有能夠局部顯示 3D影像的效果。本發(fā)明的立體顯示器的影像顯示方法包括提供本發(fā)明的實施例中的立體顯示器 之一以及將該顯示面板發(fā)出的具有一第一偏振方向的光線依序通過該第一液晶面板以及該第二液晶面板以顯示出一影像，其中該影像為一 2D影像、一 3D直式顯示模式的影像或一 3D橫式顯示模式的影像。以下詳細說明圖1的立體顯示器的影像顯示方法。2D顯示模式圖3A是圖1的立體顯示器的2D顯示模式的示意圖。請先參照圖3A，當欲使所述 顯示器顯示出2D影像時，不對第一液晶面板200施予電壓而使液晶層206保持扭轉排列狀 態(tài)，并對第二液晶面板300施予電壓以使液晶材料層310呈直立排列狀態(tài)。在本實施例中， 上述第一液晶面板200的液晶層206與第二液晶面板300的液晶材料層310是使用扭轉向 列式液晶分子，其操作電壓可為3. 3V或5V。但，本發(fā)明不限第一液晶面板200的液晶層206 與第二液晶面板300的液晶材料層310的形式以及其操作電壓大小。在其他實施例中，也 可采用其他種形式的液晶材料并使用合適的操作電壓。首先，顯示面板100發(fā)出具有第一偏振方向的光線Li。換言之，背光模塊110所發(fā) 出的光線在經(jīng)過顯示面板100的偏光片106、108以及顯示介質102的偏光以及扭轉之后， 所射出的光線Ll為具有第一偏振方向(例如是平行X方向的偏振方向)。之后，由于第一液晶面板200中的液晶層206為扭轉排列狀態(tài)，因此光線Ll在通 過第一液晶面板200之后會被旋轉成具有第二偏振方向(例如是平行Y方向的偏振方向) 的光線L2。接著，由于第二液晶面板300的液晶材料層310為直立排列狀態(tài)，因此具有第二偏 振方向的光線L2在通過第二液晶面板300之后仍保持第二偏振方向。特別是，由于聚合物層308具有第一方向的配向方向(X方向配向)，且第一透鏡結 構306的折射率與聚合物層308的聚合物分子308a的第一軸向折射率(no)相當。因此， 具有第二偏振方向的光線L2在通過第二液晶面板300的第一透鏡結構306與聚合物層308 時不會有折射行為。換言之，光線L2是直接通過第一透鏡結構306與聚合物層308而成為 具有第二偏振方向的光線L3。之后，由于第二液晶面板300的液晶材料層310為直立排列狀態(tài)，因此光線L3在 通過液晶材料層310之后仍為第二偏振方向。接著，由于聚合物層312具有第一方向的配向方向(X方向配向)，且第二透鏡結 構314的折射率與聚合物層312的聚合物分子312a的第一軸向折射率(no)相當。因此， 當具有第二偏振方向的光線L3在通過第二液晶面板300的聚合物層312與第二透鏡結構 314時，具有第二偏振方向的光線L3同樣不會有折射行為。換言之，光線L3直接通過聚合 物層312與第二透鏡結構314之后會以光線L4直接穿出第二液晶面板300。在圖3A的顯示模式中，由于光線L4是直接穿出第二液晶面板300而無折射行為， 因而此時所觀看到的是2D的影像。3D直式(portrait)顯示模式圖3B是圖1的立體顯示器的3D直式(portrait)顯示模式的示意圖。請參照圖 3B，當欲使所述顯示器以3D直式(portrait)顯示模式顯示3D影像時，不對第一液晶面板 200施予電壓而使液晶層206保持扭轉排列狀態(tài)，且也不對第二液晶面板300施予電壓以使 液晶材料層310保持扭轉排列狀態(tài)。同樣地，顯示面板100發(fā)出具有第一偏振方向的光線Ll (例如是平行X方向的偏
9振方向)。接著，由于第一液晶面板200中的液晶層206為扭轉排列狀態(tài)，因此光線Ll在通 過第一液晶面板200之后會被旋轉成具有第二偏振方向(例如是平行Y方向的偏振方向) 的光線L2。接著，由于第二液晶面板300的液晶材料層310也為扭轉排列狀態(tài)，因此具有第二 偏振方向的光線L2在通過第二液晶面板300之后會被扭轉成第一偏振方向(例如是平行 X方向的偏振方向)。特別是，由于聚合物層308具有第一方向的配向方向(X方向配向)，且第一透鏡結 構306的折射率與聚合物層308的聚合物分子308a的第一軸向折射率(no)相當。因此， 具有第二偏振方向的光線L2在通過第二液晶面板300的第一透鏡結構306與聚合物層308 時不會有折射行為。換言之，光線L2是直接通過第一透鏡結構306與聚合物層308而成為 具有第二偏振方向的光線L3。之后，當具有第二偏振方向的光線L3在通過液晶材料層310時，會被扭轉成第一 偏振方向(例如是平行X方向的偏振方向)。接著，由于聚合物層312具有第一方向的配向方向(X方向配向)，因此具有第一 偏振方向的光線L3在通過聚合物層312與第二透鏡結構314時，會因為聚合物層312的聚 合物分子312a的第二軸向折射率(ne)與第二透鏡結構314的折射率的差異而產(chǎn)生折射行 為。換言之，光線L3在通過聚合物層312與第二透鏡結構314之后會以折射光線L4穿出 第二液晶面板300。在圖3B的顯示模式中，由于光線L4是以折射出光形式穿出第二液晶面板300，因 而此時可以觀看到3D的影像。3D 橫式(landscape)顯示模式圖3C是圖1的立體顯示器的3D橫式(landscape)顯示模式的示意圖。請參照圖 3C，當欲使所述顯示器以3D橫式(landscape)顯示模式顯示3D影像時，對第一液晶面板 200施予電壓而使液晶層206呈現(xiàn)直立排列狀態(tài)，且不對第二液晶面板300施予電壓以使液 晶材料層310保持扭轉排列狀態(tài)。同樣地，顯示面板100發(fā)出具有第一偏振方向的光線Ll (例如是平行X方向的偏 振方向)。接著，由于第一液晶面板200中的液晶層206為直立排列狀態(tài)，因此光線Ll在通 過第一液晶面板200之后仍為具有第一偏振方向(例如是平行X方向的偏振方向)的光線 L2。之后，由于第二液晶面板300的液晶材料層310為扭轉排列狀態(tài)，因此具有第一偏 振方向的光線L2在通過第二液晶面板300之后會被扭轉成第二偏振方向(例如是平行Y 方向的偏振方向)。特別是，由于聚合物層308具有第一方向的配向方向(X方向配向)，具有第一偏振 方向的光線L2在通過第二液晶面板300的第一透鏡結構306與聚合物層308時，會因為第 一透鏡結構306的折射率與聚合物層308的聚合物分子308a的第二軸向折射率(ne)的差 異而產(chǎn)生折射行為。換言之，光線L2在通過第一透鏡結構306與聚合物層308之后會形成 折射光線L3。
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之后，折射光線L3在通過液晶材料層310時，會被扭轉成第二偏振方向(例如是 平行Y方向的偏振方向)。之后，由于聚合物層312具有第一方向的配向方向(X方向配向)，且第二透鏡結構 314的折射率與聚合物層312的聚合物分子312a的第一軸向折射率(no)相當。因此當具 有第二偏振方向的折射光線L3在通過第二液晶面板300的聚合物層312與第二透鏡結構 314時不會有折射行為。換言之，折射光線L3是以原行進方向通過聚合物層312與第二透 鏡結構314并以原行進方向穿出第二液晶面板300，而形成具有第二偏振方向的折射光線 L4。在圖3C的顯示模式中，由于光線L4是以折射出光形式穿出第二液晶面板300，因 而此時可以觀看到3D的影像。第二實施例圖4是根據(jù)本發(fā)明另一實施例的立體顯示器的剖面示意圖。圖4的實施例與圖1 的實施例相似，因此在此與圖1的實施例相同的元件以相同的符號表示，且不再重復贅述。 圖4的實施例與圖1的實施例不相同之處在于，在第二液晶面板300的第一透鏡結構306 內不填入聚合物層，而僅在第二透鏡結構314內填入聚合物層312。換言之，在第一透鏡組 320中，第一透鏡結構306的柱狀透鏡結構(柱狀凹槽結構)內不填入聚合物層，因此液晶 材料層310是直接與第一透鏡結構306接觸。在本實施例中，由于第二液晶面板300的第一透鏡結構306內不填入聚合物層，因 此填于第一透鏡結構306內的液晶材料層310則是作為光線通過第一透鏡結構306時是否 產(chǎn)生折射行為的介質。換言之，在此實施例中，液晶材料層310的液晶分子具有第一軸向折 射率(no)以及第二軸向折射率(ne)。特別是，第一透鏡結構306的折射率與液晶材料層 310的第一軸向折射率(no)相當。根據(jù)本發(fā)明的另一實施例(沒有繪示出)，也可以是第二液晶面板的第二透鏡結 構內不填入聚合物層，而僅在第一透鏡結構內填入聚合物層。換言之，在第二透鏡組中，第 二透鏡結構的柱狀透鏡結構(柱狀凹槽結構)內不填入聚合物層。在此實施例中，第二透 鏡結構的折射率與液晶材料層的第一軸向折射率(no)相當。換言之，在本發(fā)明的顯示器的第二液晶面板中，聚合物層可以是填入第一透鏡組、 第二透鏡組或是第一與第二透鏡組兩者。類似地，上述圖4的實施例的顯示器的影像顯示方法如下所述。2D顯示模式圖5A是圖4的立體顯示器的2D顯示模式的示意圖。請先參照圖5A，當欲使所述 顯示器顯示出2D影像時，不對第一液晶面板200施予電壓而使液晶層206保持扭轉排列狀 態(tài)，并對第二液晶面板300施予電壓以使液晶材料層310呈直立排列狀態(tài)。首先，顯示面板100發(fā)出具有第一偏振方向的光線Ll (例如是平行X方向的偏振 方向)。之后，由于第一液晶面板200中的液晶層206為扭轉排列狀態(tài)，因此光線Ll在通 過第一液晶面板200之后會被旋轉成具有第二偏振方向(例如是平行Y方向的偏振方向) 的光線L2。接著，由于第二液晶面板300的液晶材料層310為直立排列狀態(tài)，因此具有第二偏振方向的光線L2在通過第二液晶面板300之后仍保持第二偏振方向。特別是，由于第一透鏡結構306具有第一方向的排列方向(往X方向排延伸列)， 因此填于第一透鏡結構306內的液晶材料層310具有第一方向的配向方向(X方向配向)。 另外，第一透鏡結構306的折射率與液晶材料層310的第一軸向折射率(no)相當。因此， 具有第二偏振方向的光線L2在通過第二液晶面板300的第一透鏡結構306與填于第一透 鏡結構306內的液晶材料層310時不會有折射行為。換言之，光線L2是直接通過第一透鏡 結構306而成為具有第二偏振方向的光線L3。之后，由于第二液晶面板300的液晶材料層310為直立排列狀態(tài)，因此光線L3在 通過液晶材料層310之后仍為第二偏振方向。接著，由于聚合物層312具有第一方向的配向方向(X方向配向)，且第二透鏡結 構314的折射率與聚合物層312的聚合物分子312a的第一軸向折射率(no)相當。因此， 當具有第二偏振方向的光線L3在通過第二液晶面板300的聚合物層312與第二透鏡結構 314時，具有第二偏振方向的光線L3同樣不會有折射行為。換言之，光線L3直接通過聚合 物層312與第二透鏡結構314之后會以光線L4直接穿出第二液晶面板300。在圖5A的顯示模式中，由于光線L4是直接穿出第二液晶面板300而無折射行為， 因而此時所觀看到的是2D的影像。3D直式(portrait)顯示模式圖5B是圖4的立體顯示器的3D直式(portrait)顯示模式的示意圖。請參照圖 5B，當欲使所述顯示器以3D直式(portrait)顯示模式顯示3D影像時，不對第一液晶面板 200施予電壓而使液晶層206保持扭轉排列狀態(tài)，且也不對第二液晶面板300施予電壓以使 液晶材料層310保持扭轉排列狀態(tài)。同樣地，顯示面板100發(fā)出具有第一偏振方向的光線Ll (例如是平行X方向的偏 振方向)。接著，由于第一液晶面板200中的液晶層206為扭轉排列狀態(tài)，因此光線Ll在通 過第一液晶面板200之后會被旋轉成具有第二偏振方向(例如是平行Y方向的偏振方向) 的光線L2。接著，由于第二液晶面板300的液晶材料層310也為扭轉排列狀態(tài)，因此具有第二 偏振方向的光線L2在通過第二液晶面板300之后會被扭轉成第一偏振方向(例如是平行 X方向的偏振方向)。特別是，由于第一透鏡結構306具有第一方向的排列方向(往X方向排延伸列)， 因此填于第一透鏡結構306內的液晶材料層310具有第一方向的配向方向(X方向配向)。 另外，第一透鏡結構306的折射率與液晶材料層310的第一軸向折射率(no)相當。因此， 具有第二偏振方向的光線L2在通過第二液晶面板300的第一透鏡結構306與填于第一透 鏡結構306內的液晶材料層310時不會有折射行為。換言之，光線L2是直接通過第一透鏡 結構306而成為具有第二偏振方向的光線L3。之后，當具有第二偏振方向的光線L3在通過液晶材料層310時，會被扭轉成第一 偏振方向(例如是平行X方向的偏振方向)。接著，由于聚合物層312具有第一方向的配向方向(X方向配向)，因此具有第一 偏振方向的光線L3在通過聚合物層312與第二透鏡結構314時，會因為聚合物層312的聚合物分子312a的第二軸向折射率(ne)與第二透鏡結構314的折射率的差異而產(chǎn)生折射行 為。換言之，光線L3在通過聚合物層312與第二透鏡結構314之后會以折射光線L4穿出 第二液晶面板300。在圖5B的顯示模式中，由于光線L4是以折射出光形式穿出第二液晶面板300，因 而此時可以觀看到3D的影像。3D 橫式(landscape)顯示模式圖5C是圖4的立體顯示器的3D橫式(landscape)顯示模式的示意圖。請參照圖 5C，當欲使所述顯示器以3D橫式(landscape)顯示模式顯示3D影像時，對第一液晶面板 200施予電壓而使液晶層206呈現(xiàn)直立排列狀態(tài)，且不對第二液晶面板300施予電壓以使液 晶材料層310保持扭轉排列狀態(tài)。同樣地，顯示面板100發(fā)出具有第一偏振方向的光線Ll (例如是平行X方向的偏 振方向)。接著，由于第一液晶面板200中的液晶層206為直立排列狀態(tài)，因此光線Ll在通 過第一液晶面板200之后仍為具有第一偏振方向(例如是平行X方向的偏振方向)的光線 L2。之后，由于第二液晶面板300的液晶材料層310為扭轉排列狀態(tài)，因此具有第一偏 振方向的光線L2在通過第二液晶面板300之后會被扭轉成第二偏振方向(例如是平行Y 方向的偏振方向)。特別是，由于第一透鏡結構306具有第一方向的排列方向(往X方向排延伸列)， 因此位于第一透鏡結構306中的液晶材料層310也會具有第一方向的配向方向(X方向配 向)。此時，具有第一偏振方向的光線L2在通過第二液晶面板300的第一透鏡結構306時， 會因為第一透鏡結構306的折射率與液晶材料層310的聚合物分子的第二軸向折射率(ne) 的差異而產(chǎn)生折射行為。換言之，光線L2在通過第一透鏡結構306與位于第一透鏡結構 306的液晶材料層310之后會形成折射光線L3。之后，折射光線L3在通過液晶材料層310時，會被扭轉成第二偏振方向(例如是 平行Y方向的偏振方向)。之后，由于聚合物層312具有第一方向的配向方向(X方向配向)，且第二透鏡結構 314的折射率與聚合物層312的聚合物分子312a的第一軸向折射率(no)相當。因此當具 有第二偏振方向的折射光線L3在通過第二液晶面板300的聚合物層312與第二透鏡結構 314時不會有折射行為。換言之，折射光線L3是以原行進方向通過聚合物層312與第二透 鏡結構314并以原行進方向穿出第二液晶面板300，而形成具有第二偏振方向的折射光線 L4。在圖5C的顯示模式中，由于光線L4是以折射出光形式穿出第二液晶面板300，因 而此時可以觀看到3D的影像。在上述各實施例中，第二液晶面板300內的上電極316是位于第二支撐基板318 與第二透鏡結構314之間，且下電極304是位于第一支撐基板302與第一透鏡結構306之 間。但，本發(fā)明不限于此。根據(jù)其他實施例，如圖6所示，下電極304也可位于第一支撐基 板302的外表面，且上電極316可以位于第二支撐基板318的外表面。另外，如圖7所示， 下電極304可以位于第一透鏡結構306與液晶材料層310之間，且上電極316可位于第二
13透鏡結構314與液晶材料層310之間。綜上所述，本發(fā)明的立體顯示器因使用第一液晶面板與第二液晶面板的搭配，且 在第二液晶面板的透鏡組中設置聚合物層。通過上述結構的搭配便可實現(xiàn)此顯示器可以提 供2D顯示模式、3D直式(portrait)顯示模式與3D橫式(landscape)顯示模式三種顯示模 式。當然，本發(fā)明還可有其它多種實施例，在不背離本發(fā)明精神及其實質的情況下，熟 悉本領域的技術人員當可根據(jù)本發(fā)明作出各種相應的改變和變形，但這些相應的改變和變 形都應屬于本發(fā)明所附的權利要求的保護范圍。
權利要求
一種立體顯示器，其特征在于，包括一顯示面板；一第一液晶面板，位于該顯示面板的上方；以及一第二液晶面板，位于該第一液晶面板的上方，其中該第二液晶面板包括一第一透鏡組；一第二透鏡組，其中該第一透鏡組的延伸方向與該第二透鏡組的延伸方向具有一夾角，且該夾角不等于180度；一下電極，位于該第一透鏡組的一表面上；一上電極，位于該第二透鏡組的一表面上；一液晶材料層，位于該上電極與該下電極之間；以及一第一聚合物層，填于該第一透鏡組內。
2.根據(jù)權利要求1所述的立體顯示器，其特征在于，更包括一第二聚合物層，填于該第 二透鏡組內。
3.根據(jù)權利要求1所述的立體顯示器，其特征在于該第一透鏡組由一第一支撐基板以及位于該第一支撐基板上的一第一透鏡結構所構 成；以及該第二透鏡組由一第二支撐基板以及位于該第二支撐基板上的一第二透鏡結構所構成。
4.根據(jù)權利要求3所述的立體顯示器，其特征在于該聚合物層具有一第一軸向折射率以及一第二軸向折射率；該第一透鏡結構的折射率與該聚合物層的該第一軸向折射率相當，且該第二透鏡結構的折射率與該聚合物層的該第一軸向折射率相當。
5.根據(jù)權利要求3所述的立體顯示器，其特征在于，該第一透鏡結構與該第二透鏡結 構的材質包括紫外光固化膠材。
6.根據(jù)權利要求3所述的立體顯示器，其特征在于，該下電極是位于該第一支撐基板 的一外表面上、位于該第一支撐基板與該第一透鏡結構之間、或是位于該第一透鏡結構與 該液晶材料層之間。
7.根據(jù)權利要求3所述的立體顯示器，其特征在于，該上電極是位于該第二支撐基板 的一外表面上、位于該第二支撐基板與該第二透鏡結構之間、或是位于該第二透鏡結構與 該液晶材料層之間。
8.根據(jù)權利要求3所述的立體顯示器，其特征在于，該第一透鏡結構與該第二透鏡結 構分別包括多個柱狀透鏡結構。
9.根據(jù)權利要求3所述的立體顯示器，其特征在于，該液晶材料層具有一第一軸向折 射率以及一第二軸向折射率；該第一透鏡結構的折射率與該液晶材料層的該第一軸向折射率相當，或該第二透鏡結構的折射率與該液晶材料層的該第一軸向折射率相當。
10.根據(jù)權利要求1所述的立體顯示器，其特征在于，該第二液晶面板的該上電極與該 下電極分別為一未圖案化的電極層。
11.根據(jù)權利要求1所述的立體顯示器，其特征在于，該上電極具有一上電極圖案，該 下電極具有一下電極圖案。
12.根據(jù)權利要求1所述的立體顯示器，其特征在于，該第一液晶面板包括一第一基板，其中該第一基板上設置有一第一電極；一第二基板，其中該第二基板上設置有一第二電極；以及一液晶層，位于該第一基板與該第二基板之間。
13.根據(jù)權利要求12所述的立體顯示器，其特征在于，該第一電極與該第二電極分別 為一未圖案化的電極層。
14.根據(jù)權利要求12所述的立體顯示器，其特征在于，該第一電極具有一第一電極圖 案，該第二電極具有一第二電極圖案。
15.根據(jù)權利要求1所述的立體顯示器，其特征在于，該顯示面板包括一像素陣列基板；一對向基板；以及一顯示介質，位于該像素陣列基板與該對向基板之間。
16.根據(jù)權利要求15所述的立體顯示器，其特征在于，該顯示面板更包括至少一偏光 片，位于該像素陣列基板與該對向基板至少其中之一。
17.根據(jù)權利要求1所述的立體顯示器，其特征在于，該第一聚合物層包括一聚合物層。
18.—種立體顯示器的影像顯示方法，其特征在于，包括提供一立體顯示器，其如權利要求1所述；當欲顯示出一 2D影像時，將該顯示面板發(fā)出的具有一第一偏振方向的光線在通過該 第一液晶面板之后被旋轉成具有一第二偏振方向的光線，且具有該第二偏振方向的光線在 通過該第二液晶面板之后仍保持該第二偏振方向，其中具有該第二偏振方向的光線在通過 該第二液晶面板的該聚合物層時實質上不產(chǎn)生折射，而顯示出該2D影像；當欲顯示出一 3D直式顯示模式的影像時，將該顯示面板發(fā)出的具有該第一偏振方向 的光線在通過該第一液晶面板之后被旋轉成具有該第二偏振方向的光線，且具有該第二偏 振方向的光線在通過該第二液晶面板之后再度被旋轉成該第一偏振方向的光線，其中所述 具有該第一偏振方向的光線在通過該第二液晶面板的該聚合物層時便產(chǎn)生折射，而顯示出 該3D直式顯示模式的影像；以及當欲顯示出一 3D橫式顯示模式的影像時，將該顯示面板發(fā)出的具有該第一偏振方向 的光線在通過該第一液晶面板之后實質上仍保持該第一偏振方向，且具有該第一偏振方向 的光線在通過該第二液晶面板之后被旋轉成具有該第二偏振方向的光線，其中所述具有該 第二偏振方向的光線在通過該第二液晶面板的該聚合物層時產(chǎn)生折射，而顯示出該3D橫 式顯示模式的影像。
19.根據(jù)權利要求18所述的方法，其特征在于，在顯示該2D影像時，不對該第一液晶面 板施予電壓使得該液晶層實質上呈現(xiàn)扭轉狀態(tài)，且對該第二液晶面板施予一電壓使得該液 晶材料層實質上呈現(xiàn)直立狀態(tài)。
20.根據(jù)權利要求18所述的方法，其特征在于，在顯示該3D直式顯示模式的影像時，不 對該第一液晶面板施予電壓使得該液晶層實質上呈現(xiàn)扭轉狀態(tài)，且不對該第二液晶面板施 予電壓使得該液晶材料層實質上呈現(xiàn)扭轉狀態(tài)。
21.根據(jù)權利要求18所述的方法，其特征在于，在顯示該3D橫式顯示模式的影像時，對 該第一液晶面板施予一電壓使得該液晶層實質上呈現(xiàn)直立狀態(tài)，且不對該第二液晶面板施 予電壓使得該液晶材料層實質上呈現(xiàn)扭轉狀態(tài)。
22.—種立體顯示器的影像顯示方法，其特征在于，包括 提供一立體顯示器，其如權利要求1所述；以及將該顯示面板發(fā)出的具有一第一偏振方向的光線依序通過該第一液晶面板以及該第 二液晶面板以顯示出一影像。
23.根據(jù)權利要求22所述的方法，其特征在于，該影像為一2D影像、一 3D直式顯示模 式的影像或一 3D橫式顯示模式的影像。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種立體顯示器，其包括顯示面板、第一液晶面板以及第二液晶面板。第一液晶面板位于顯示面板的上方。第二液晶面板位于第一液晶面板的上方，其中第二液晶面板包括第一透鏡組、第二透鏡組、下電極、上電極、液晶材料層以及聚合物層。第一透鏡組與第二透鏡組彼此相對向設置，且第一透鏡組的延伸方向與第二透鏡組的延伸方向具有不等于180度的夾角。下電極位于第一透鏡組的表面上。上電極位于第二透鏡組的表面上。液晶材料層位于上電極與下電極之間。聚合物層填于第一透鏡組與第二透鏡組至少其中之一內。本發(fā)明同時公開一種立體顯示器的影像顯示方法。
文檔編號G02F1/1343GK101968587SQ20101051325
公開日2011年2月9日 申請日期2010年10月12日 優(yōu)先權日2010年10月12日
發(fā)明者陳予潔, 陳昭遠 申請人:友達光電股份有限公司